Войти

Перекрестное напыление: электроникой смогут оснастить все пластиковые поверхности

1300
2
+4
Источник изображения: Фото: mipt.ru

Новый российский принтер поможет уменьшить габариты смартфонов и сделать гибкие экраны более экономичными

Российский аэрозольный 3D-принтер позволит создавать электронные платы на пластиковых поверхностях любой формы с помощью направленного потока наночастиц. В результате солнечные батареи можно будет печатать прямо на крышах автомобилей, а такие элементы мобильных телефонов, как принимающие и передающие антенны, начнут встраивать в их корпуса, уменьшив габариты устройств. Новую технологию можно будет использовать и для создания токопроводящей основы гибких экранов, что сделает их более экономичными. Уже создан экспериментальный прототип принтера, а его промышленная версия может появиться в ближайшие годы.

Напрыскать микросхемами

Создание микросхем на поверхности недорогих полимерных пластин — одна из приоритетных задач ученых, решение которой должно приблизить широкое внедрение гибкой электроники. Однако стандартный промышленный метод фотолитографии не подходит для этой цели из-за использования высоких температур, при воздействии которых пластик расплавляется. Поэтому сейчас элементы микросхем наносят на него более щадящим способом — с помощью особых чернил, которые обладают повышенным электрическим сопротивлением и в конечном счете снижают экономичность новых устройств. Выход из этого положения предложили российские ученые, разработавшие альтернативную технологию производства.

— Для создания электроники мы используем особый аэрозольный принтер, который формирует ее элементы (резисторы, транзисторы, диоды и т.д.) с помощью осаждения наночастиц металлов на поверхности полимерного материала, — отметил в разговоре с «Известиями» научный сотрудник лаборатории технологий 3D-печати функциональных микроструктур Московского физико-технического института Алексей Ефимов. — После этого частицы спекаются с помощью лазерного воздействия, которое позволяет создать между ними прочные механические связи с хорошей проводимостью.

Сотрудники лаборатории технологий 3D-печати функциональных микроструктур Павел Арсенов, Булат Маснавиев, Алексей Ефимов и Денис Корнюшин около экспериментального образца аэрозольного 3D-принтера с лазерным ассистированием

Источник изображения: Фото: mipt.ru

По словам эксперта, малый размер используемых частиц позволил минимизировать температуру их плавления до 400 °C (в начале полета частицы) и ниже (в зависимости от применяемого металла). В результате пластиковая подложка из используемого учеными полиимида (класс полимеров. — «Известия») не повреждается от нагрева и остается целой.

При этом сами частицы принтер получает с помощью эрозии (испарения) металлов из-за воздействия электрического тока. После этого их направленный поток проходит через узкую (диаметром в 100 микрон) неподвижную печатающую головку и попадает на заготовку, которая движется вместе с координатным столом. В этот же момент частицы оказываются под воздействием лазерного излучения, которое окончательно формирует из них электронные элементы.

Волшебный аэрозоль

В отличие от стандартной кремниевой электроники ее пластичный полимерный вариант ученые планируют использовать для создания токопроводящей основы гибких экранов для мобильных телефонов и планшетов, которая будет обладать минимальным электрическим сопротивлением. В результате это должно повысить их экономичность, поскольку именно на питание экрана обычно уходит значительная доля заряда батарей современных гаджетов.

Также благодаря использованию новой технологии станет возможным снижение габаритных размеров смартфонов.

— Этого можно будет достичь, печатая антенны телефонов не на отдельных платах, а прямо на поверхности корпусов (с внутренней стороны), благодаря чему удастся сэкономить внутреннее пространство и снизить толщину, — пояснил Алексей Ефимов.

Причем такое расположение антенн может быть востребовано также в авиации и в процессе создания космических аппаратов, при конструировании которых инженеры стараются экономить каждый миллиметр внутреннего пространства.

О перспективах нового принтера «Известиям» рассказали в российской компании «Микрон», которая специализируется на производстве интегральных микросхем.

Блок газоразрядной генерации аэрозольных наночастиц

Источник изображения: Фото: mipt.ru

— Эту разработку я воспринимаю как интересное нишевое решение — технология действительно хорошо подходит для печати относительно габаритных проводящих элементов электроники, к которым относятся антенны, — отметила в беседе с «Известиями» директор по стратегическому развитию ПАО «Микрон» Карина Абагян. — Следующим шагом развития разработки может стать ее задействование в процессе формирования микроэлектронных элементов безмасочным методом, что актуально для рынка мелкосерийных чипов.

Однако некоторые эксперты обратили внимание и на возможные препятствия для внедрения новой техники.

— Такой способ нанесения элементов электроники требует использования достаточно дорогого оборудования, и его применение на первых порах может будет оправданно, скорее всего, только в космической сфере, — отметил представитель Сколковского института науки и технологий. — При этом проводимое исследование можно считать значимой научной работой, поскольку в современной России до последнего времени практически не развивались аэрозольные технологии.

Уже создан опытный образец аэрозольного принтера, и ученые приступили к подготовке его серийного производства при участии промышленного партнера, в качестве которого выступает НИИ электронного специального технологического оборудования. Ожидается, что запуск производства произойдет через несколько лет.


Александр Буланов

Права на данный материал принадлежат
Материал размещён правообладателем в открытом доступе
  • В новости упоминаются
Страны
2 комментария
№1
23.03.2020 09:26
Цитата, q
только в космической сфере, — отметил представитель Сколковского института
Понятно дело: всё, что создано не в Сколково - недостаточно хорошо... Ага...
0
Сообщить
№2
23.03.2020 09:45
Цитата, q
— Для создания электроники мы используем особый аэрозольный принтер, который формирует ее элементы (резисторы, транзисторы, диоды и т.д.) с помощью осаждения наночастиц металлов на поверхности полимерного материала,
-1
Сообщить
Хотите оставить комментарий? Зарегистрируйтесь и/или Войдите и общайтесь!
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ
Ежедневная рассылка новостей ВПК на электронный почтовый ящик
  • Разделы новостей
  • Обсуждаемое
    Обновить
  • 08.08 02:36
  • 1
Камчатская игра: ВМФ развернул первый Центр управления беспилотниками
  • 08.08 02:17
  • 1
Раскрываем детали мирных предложений Дональда Трампа Владимиру Путину. Москва получит очень много (Onet.pl, Польша)
  • 07.08 22:01
  • 3
Космический стартап Reflect Orbital готов перенаправлять на Землю солнечную энергию с орбиты
  • 07.08 21:49
  • 9854
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 07.08 16:26
  • 1
Стало известно о групповых ударах Су-57 в зоне СВО
  • 07.08 16:15
  • 1
Россия покажет Западу свое авиационное превосходство
  • 07.08 05:34
  • 0
Ответ на "На Западе сообщили о готовности России на «воздушное перемирие». Как оно повлияет на ход СВО?"
  • 07.08 02:40
  • 4
Стало известно о модифицированном «Цирконе» на Су-57
  • 07.08 02:33
  • 1
На Западе сообщили о готовности России на «воздушное перемирие». Как оно повлияет на ход СВО?
  • 07.08 01:39
  • 1
Испания ищет в Европе альтернативы американским F-35 "Лайтнинг-2"
  • 06.08 21:51
  • 0
Ответ на "Россия парировала новые ракетно-ядерные угрозы США"
  • 06.08 11:42
  • 1
Знакомьтесь, «Орешник»: что означает отказ России от моратория по ракетам
  • 06.08 04:50
  • 1
Ответ на "Анонсированы первые совместные учения авианосцев Британии, США и Японии"
  • 06.08 02:35
  • 2
Сергей Чемезов: «Ростех всегда являлся и будет являться опорой страны»
  • 06.08 01:54
  • 1
Анонсированы первые совместные учения авианосцев Британии, США и Японии